基于PLC的直流电机调速实验
基于PLC实现电机调速控制
基于PLC实现电机调速控制实验报告基于PLC实现电机调速控制一、实验名称：基于PLC实现电机调速控制。
二、实验目的：1.通过综合实验训练学生独立设计、独立处理问题的能力。
2.掌握变频器的使用方法,及基本参数功能3.进一步了解PLC编程的方法及外围电路的构成,实验程序最终能够正确实现电机调速的控制。
三、实验器件：PLC一台、变频器一台、三相电动机一台（=1400r/min，p=2）、光电编码器一个（864p/r）、导线若干。
四、实验原理：通过光电编码器将电动机的转速采集出来并送入PLC中，通过实验程序将采集到的信息与设定值进行比较，当频率满足设定值时，电动机停止加（减）速，保持匀速5S，5S后继续加（减）速。
频率上限45Hz。
实验速度曲线如下图： 五、实验原理图及接线图： 1.实验原理图： 光电编码器：COM01030002040CH2.六、各参数设置： 1.变频器参数设置：2.2K0~20mA模拟量输入123V1V2V3I2CMOP1OP2OP3OP4OP5OP6OP7OP8RS TTB W V PEM ~TA TC 12A/125VAC 7A/250VAC 7A/30VDC三相输入380VAC 50/60HzQS多功能模拟量（电流）输出2：4~20mA多功能模拟量（电压）输出1：0~10V FM IM V3多功能输出端子112V OUT1OUT2JJ 多功能输出端子2Modbus 通讯RS-485A+B-U 多功能继电器输出方式▲运行设置▼停/复RUN FWD DGT FRQ2.编码器接口：3.PLC端口：4.内部参数设置：七、程序流程图：八、实验结果：按照接线图接好线经检查无误后，按下正转（反转）按钮后，正电动机正转（反转）加速，频率达到10hz后保持匀速运行5s，然后继续加速，频率达到25hz后在保持匀速运行5s，然后继续加速直到频率达到45Hz，当频率到45hz后保持运行5s然后开始减速，减速过程中分别在25hz、10hz保持匀速运行5s，在运行过程中按下停止按钮，电机即减速停止。
基于PLC控制的直流电动机调速系统的设计毕业设计
本科毕业设计说明书基于PLC控制的直流电动机调速系统的设计DESIGN OF DC SPEED CONTROL SYSTEM BASED ON PLC学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：自动化08-2学生姓名：#####指导教师：######副教授2012 年 5 月30 日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
基于PLC的直流电机调速系统设计
*******学院毕业设计基于PLC的直流电机调速系统设计学生：学号：专业：班级：指导教师：****学院自动化与电子信息学院****年摘要设计选用日本三菱公司FX2N -16MT基本单元和FX2N-4AD，FX2N-2DA 模拟量输/输出扩展模块，并利用其功能指令设计的直流脉宽双闭环调速系统，实现了调速过程速度快、精度高,控制系统的参数便于调试和高工作可靠性，通过给定的调速系统硬件配置和梯形图，经模拟调试输出信号验证了各项指标均满足调速系统的要求。
关键词：PLC；调速系统；应用ABSTRACTThe double closed-loop DC PWM speed system of direct motor uses the FX2N-16MT basic unit of Japanese Mitsubishi company and FX2N-4ADs, FX2N-2DA emulation input/ output expanding mold , making use of its function instruction. It realizes fast adjust mend of the speed course , high precision, which make it easy to debug control procedure and work reliable, which is a development direction in the industrial control. Hardware disposition and ladder chart are given in this text. It can be adjusted by emulation and various index signs of output signal all satisfy the requirements of the adjust system.Key words：PLC；A djusting Speed System；A pplication3目录1.1 直流调速系统的发展史概述 (5)1.2 可编程控制器PLC (6)1.2.1 PLC的发展概述 (6)1.2.2 PLC的特点 (7)1.3 选题背景及论文主要内容 (8)1.3.1 选题背景 (8)1.3.2 论文的主要内容 (8)第 2 章直流调速系统 (10)2.1 调速系统的性能指标 (10)2.1.1 稳态性能指标 (11)2.1.2 动态指标 (12)2.2 PWM直流调速系统 (14)2.2.1 直流电动机的PWM控制原理 (14)2.2.2 PWM直流调速系统的组成 (15)2.2.3 PWM调速系统的主要参数 (21)2.3 双闭环直流脉宽调速系统 (23)2.3.1 电流、转速反馈环节 (23)2.3.2 设计中的调节器计算 (24)2.3.3 双闭环脉宽调速系统的起动过程 (29)第 3 章现代PLC控制技术 (31)3.1 PLC的组成和分类 (31)3.2 PLC的工作原理 (31)3.3 PLC电机控制系统设计的基本内容和步骤 (33)3.3.1 PLC的硬件设计的一般步骤 (33)3.3.2 PLC软件设计的一般步骤 (34)3.3.3 设计中用到的模块 (35)第 4 章基于PLC的直流电机调速系统设计 (37)4.1 设计任务 (37)4.2 脉宽调制系统特有部分设计 (37)4.3 PLC硬件设计 (38)4.4 PLC 软件设计 (40)结束语 (43)致谢 (44)参考文献（主要及公开发表的文献） (2)附录 (4)第 1 章引言传统直流电动机双闭环调速系统采用的是继电器控制，加PI 调节器及校正装置，实现控制系统稳定运行。
基于PLC的PWM直流开环调速
一、工程训练目的和内容（一）工程训练的目的工程训练是对学生进行工程基本训练的重要环节，培养学生的工程实践能力。
1、通过现场观察、分析、实验和应用常用电器、电子元件、电子仪器，培养学生正确选择和使用电子器件及仪器的能力。
2、电路板的焊接和调试，培养学生实际动手能力。
3、通过一个实际系统的工程设计、实现与调试，培养学生工程设计和工程实践能力。
总之，工程训练的重点是工程设计、选型、操作、调试及其工程总结，培养学生综合应用所学知识去解决工程和实际问题的能力。
（二）工程训练的内容1、熟悉实验陈列的常用电器、电子元件的外型、型号、结构、参数、特点、工作原理、用途，正确选用合适元件。
2、根据给出的电路印刷板，要求推断出其电路原理图，并分析其工作原理，同时训练焊接技术，要求原理图正确，原理分析透彻，焊接符合要求。
3、完成一个实际系统的工程设计、实验与调试。
（1）用Protel99se绘制出系统原理图。
（2）分析说明系统的工作原理和各单元的工作原理。
（3）主要参数计算及元器件的选型，列出元器件清单表。
（4）完成系统的组装与调试，分析系统的性能。
二、工程训练选题以及设计分析（一）工程训练选题本次工程训练，为了能够有效提高自己的系统分析设计能力，动手能力，调试能力，自动化技术综合应用能力，并且为了接下来的运动控制的学习打下一定的基础，我们小组一致决定选择基于PLC的直流PWM开环调速系统。
选题要求及一些参数如下：1.原始参数：电机功率1.5kW；额定电压：220VDC；额定电流：8.7A；额定转速：1500rpm；额定励磁电压：220VDC；2.根据参数算出PWM的最大占空比；3.设计系统主要回路，选定器件的参数；4.根据要求设计控制回路，选定控制器件和PLC型号等；5.根据要求设计系统软件，实现电机的开环调速；6.硬件软件中必须有响应的电路保护措施；7.联系实验室进行系统调试；8.实验室调试及结果分析总结。
考虑到是开环调速，无须我们进行测速反馈甚至双闭环反馈。
基于PLC的直流电机调速系统设计方案
基于PLC的直流电机调速系统设计方案
设计方案如下：
1. 硬件设计：
- 选择一块适配的PLC控制器作为主控制单元；
- 选择适配的直流电机作为驱动装置；
- 选择适配的输入输出模块，包括数字输入模块和模拟输出模块；
- 选择适配的传感器，如速度传感器和电流传感器。
2. 系统连接：
- 将输入模块与传感器连接，以便获取所需的输入信号； - 将输出模块与驱动装置连接，以控制电机的速度；
- 将PLC控制器与输入输出模块连接，以实现信号的采集和控制命令的输出。
3. 系统控制：
- 编写PLC控制程序，包括数据采集、数据处理和控制输出等部分；
- 设计调速算法，根据所需的速度控制要求，计算控制输出；
- 根据实际情况进行参数调整和校正，以达到较好的调速效果。
4. 系统测试：
- 对整个系统进行测试，包括信号采集、数据处理和控制输出等部分；
- 测试系统的响应速度、稳定性和精度，根据实际情况进行参数调整和校正。
5. 安全保护：
- 在设计中考虑安全保护措施，如过电流保护、过温保护等；
- 在控制程序中添加故障检测和报警功能，以及急停功能。
最后，根据具体的应用要求和实际情况，可以对设计方案
进行扩展和改进。
PLC控制直流电机实验
实验四直流电机PLC控制实验一、实验目的1．掌握PLC的基本工作原理2．掌握PID控制原理3．掌握PLC控制直流电机方法4．掌握直流电机的调速方法二、实验器材1．计算机控制技术实验装置一台2．CP1H编程电缆一条3．PC机一台三、实验内容根据输入，实现PLC对直流电机的调速PID控制。
1、输入功能（1）功能操作，按钮11．1、按钮1按下一次，显示SV(设定点值)。
1．2、按钮1按下两次，显示速度设定值。
1．3、按钮1按下三次，设定P值，显示。
1．4、按钮1按下四次，显示P值。
1．5、按钮1按下五次，设定I值，显示。
1．6、按钮1按下六次，显示I值。
1．7、按钮1按下七次，设定D值，显示。
1．8、按钮1按下八次，显示D值。
1．9、按钮1按下九次，显示At（PID 自调整增益）1．10、按钮1按下十次，自整定显示1．11、按钮1按下十一次，复位（2）增加按钮2，数值增加（3）减小按钮3，数值减小（4）确定按钮4，操作确定2、PWM脉冲输出，接输出101.00。
3、直流电机测速，光耦，接高速脉冲输入。
4、LED显示，根据按钮输入，显示设定值/测量值/加减量。
四、实验原理1．直流无刷电机PWM调速原理PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压。
PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压，所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节。
在使用PWM控制的直流无刷电动机中，PWM控制有两种方式：(1)使用PWM信号，控制三极管的导通时间，导通的时间越长，那么做功的时间越长，电机的转速就越高。
PLC实验报告电机控制与调速
PLC实验报告电机控制与调速PLC实验报告：电机控制与调速一、实验目的本实验旨在通过使用PLC（可编程逻辑控制器）来实现电机的控制与调速，并掌握PLC在工业自动化领域中的应用。
二、实验器材与软件1. 实验器材：- 电机（选择适合的电机型号）- 电机驱动器（可与PLC通信的型号）- PLC设备（选择适合的型号）2. 实验软件：- PLC编程软件（根据所选PLC型号选择相应的软件）三、实验步骤与内容1. 硬件连接根据所选择的电机、电机驱动器和PLC设备的型号，按照产品手册或者相关说明书进行硬件连接。
确保连接正确、稳固。
2. PLC编程2.1 确认所使用的PLC编程软件已经正确安装并打开。
创建一个新的项目。
2.2 首先，通过PLC软件中的输入/输出配置功能，配置所使用的输入输出点位。
根据电机驱动器的要求，将PLC的输出点位与电机驱动器连接。
将电机驱动器的输出点位与电机连接。
2.3 接下来，编写PLC程序。
根据电机控制与调速的要求，编写相应的逻辑控制程序。
程序中应包括控制电机启动、停止、正转、反转的逻辑，并且可以通过改变设定值来实现电机的调速功能。
2.4 在编写完成后，通过软件的仿真功能进行仿真测试，确保程序的正确性。
3. 实验验证3.1 将已编写好的PLC程序下载至PLC设备中。
3.2 按照电机启动、停止、正转、反转的要求进行实验验证。
记录下所使用的设定值和实际调速效果，并进行比较分析。
3.3 根据实验结果，对PLC程序进行优化调整，并再次进行实验验证。
四、实验结果与分析1. 实验结果记录下各个设定值对应的电机实际转速，形成一张表格。
可以通过表格的对比，分析电机控制与调速的性能。
2. 实验分析通过实验结果的分析可以得出电机控制与调速的性能评估。
对于不满足要求的部分，可以进一步优化PLC程序，改进电机控制系统的性能。
五、实验总结与心得体会通过本实验，我深刻理解了PLC在电机控制与调速中的重要性。
通过合理的硬件连接和PLC程序的编写，我们能够实现对电机的精确控制和调速。
PLC控制直流电机实验
实验四直流电机PLC控制实验一、实验目的1．掌握PLC的基本工作原理2．掌握PID控制原理3．掌握PLC控制直流电机方法4．掌握直流电机的调速方法二、实验器材1．计算机控制技术实验装置一台2．CP1H编程电缆一条3．PC机一台三、实验内容根据输入，实现PLC对直流电机的调速PID控制。
1、输入功能（1）功能操作，按钮11．1、按钮1按下一次，显示SV(设定点值)。
1．2、按钮1按下两次，显示速度设定值。
1．3、按钮1按下三次，设定P值，显示。
1．4、按钮1按下四次，显示P值。
1．5、按钮1按下五次，设定I值，显示。
1．6、按钮1按下六次，显示I值。
1．7、按钮1按下七次，设定D值，显示。
1．8、按钮1按下八次，显示D值。
1．9、按钮1按下九次，显示At（PID 自调整增益）1．10、按钮1按下十次，自整定显示1．11、按钮1按下十一次，复位（2）增加按钮2，数值增加（3）减小按钮3，数值减小（4）确定按钮4，操作确定2、PWM脉冲输出，接输出101.00。
3、直流电机测速，光耦，接高速脉冲输入。
4、LED显示，根据按钮输入，显示设定值/测量值/加减量。
四、实验原理1．直流无刷电机PWM调速原理PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间,占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压。
PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压，所以通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节。
在使用PWM控制的直流无刷电动机中，PWM控制有两种方式：(1)使用PWM信号，控制三极管的导通时间，导通的时间越长，那么做功的时间越长，电机的转速就越高。
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华南理工大学广州汽车学院
电力系统实训报告
设计题目：基于PLC的直流电机调速实验
专业班级：
学生学号:
学生姓名：
同组队员：
指导教师：
2011年 01月 13日
目录
一、实训目的及要求 (2)
设计要求： (2)
实训目的 (3)
二、设计步骤 (3)
2.1实验原理： (3)
2.2调速系统原理图 (4)
2.3流程图 (5)
2.4各模块的工作原理 (6)
三、总结与建议 (6)
四、参考文献 (6)
一、实训目的及要求
设计要求：
1、能实现调速系统的启动、运行和停止三种状态。
驱动设备上的运行指示灯。
2、电机的启动必须采取相应的控制措施限制启动电流过大的问题。
3、正确显示电机电枢电流和电机转速。
往相应的变量存储器写数据，就能自动在TD200文本显示器上正确显示。
4、保护功能实现：确保转速不超过1600 rad/min,电流不超过额定电流值（额定功率为3KW）。
5、实现开环控制，确保直流电机转速为1500 rad/min。
6、实现闭环控制，采用PID算法控制，在负载增加的情况下（同步发电机励磁电源投入），能保持速度稳定。
7、给出相关算法的推导公式，并分析该控制系统的的性能。
实训目的
通过使用以西门子S7-224XPcn为核心的PLC，进行程序设计，控制D/A模块的输出量，通过改变输出量调节给定电压，从而实现控制直流电机的转速。
对电力系统发电机进行模拟调速，保护。
采用可编程控制器实现电力系统自动化调整，对直流电机的过流保护，过转速自动减速，故障警报，自动加速，自动减速，自动关机等一列功能。
并且把以往学到的知识跟实际联系起来，温故而知新。
二、设计步骤
2.1实验原理：
以西门子S7-224XP cn PLC为核心，通过采集直流电机电枢电流和电机转速，然后进行PID控制运算，再通过D/A输出0~10V控制电压控制整流模块，改变D/A的输出就可以控制直流电机电枢电压，最终能达到控制转速的目的。
系统原理图和个控制部件说明书见附件。
2.2调速系统原理图
2.3流程图
2.4各模块的工作原理
首先对于自动加速和减速我们利用了闪烁电路实现自动部分的功能，再利用S和R 来限制自动功能的启动和停止。
比如机组启动后自动加速，到达1500R/MIN后停止，若电机转速到1600R/MIN则启动自动减速，到1500R/MIN停止。
从而实现加速和减速功能。
保护方面若超过我们设定值则给定电压为0，机组停止运作。
关机时也会启动自动减速，让机组从高速转动慢慢减速，防止关机快速停止转动减低机器工作寿命
三、总结与建议
通过本次实验，我们提高了自己的动手能力，也体验到如今科技发展的迅速，对于我们电力专业的人来说，竞争也是非常激烈的。
形势在变化，我们还有很多知识没学习，如果停滞不前，势必会被这个社会淘汰；除此之外，我还意识到了我们在大学里所学理论知识的重要性，理论用来指导实践，如果我们理论掌握好的话，在实践中我们一定能融会贯通；也明白到对工作认真、踏实的态度尤其重要，无论具体从事哪种工作，认真和踏实的态度才是最根本的。
通过的实验，我体验到了理论知识和实践同等重要重要。
如果踏入社会工作的大学生理论懂得很多，但真正做起事来却不知从何下手，那他就不是一名优秀的大学生。
在本次的实验当中，我学到了很多知识。
在此代表我个人感谢老师的详细指导。
在今后的学习工作中，我一定会学习和实习所学到的知识相互结合，为社会发展增添一份力量！！
四、参考文献
[1]廖常初. PLC编程及其应用.北京：机械工业出版社.2008.1
附录：
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